第十六次课(位运算)

1、12前面介绍的各种运算都是以字节作为最基前面介绍的各种运算都是以字节作为最基本单位进行的。本单位进行的。 但在很多系统程序中常要求但在很多系统程序中常要求在位在位(bit)一级进行运算或处理。语言提供一级进行运算或处理。语言提供了位运算的功能，这使得语言也能像汇编了位运算的功能，这使得语言也能像汇编语言一样用来编写系统程序。语言一样用来编写系统程序。3语言提供了六种位运算符语言提供了六种位运算符运算符运算符含义含义&按位与按位与|按位或按位或按位异或按位异或取反取反右移右移左移左移4 按位与运算符按位与运算符“&”是双目运算符。其功能是参与是双目运算符。其功能是参与运算的两数各

2、对应的二进位相与。只有对应的两运算的两数各对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为个二进位均为1时，结果位才为时，结果位才为1，否则为，否则为0。参。参与运算的数以与运算的数以补码补码方式出现。方式出现。 00001001(&) 00000101 00000001(9(9的二进制补码的二进制补码) )(5(5的二进制补码的二进制补码) )(1(1的二进制补码的二进制补码) )0&0=00&1=01&0=01&1=1例如：例如：9 9&5 5可写算式如下：可写算式如下： 可见可见9 9&5=15=1。5清零清零取一个数中的某些指定位取一个

3、数中的某些指定位 00101011(&) 01000100 0000000000101100 1010110000000000 1111111100000000 10101100abc00101100 1010110011111111 0000000000101100 00000000abcb=(377)8 c=a&bb=(177400)8 c=a&b6 想保留哪一位，就与一个数进行想保留哪一位，就与一个数进行&运算，此运算，此数在该位取数在该位取1 01010100(&) 00111011 00010000保留左面的保留左面的3、4、5、7、8位位7

4、按位或运算符按位或运算符“| |”是双目运算符。其功能是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相或。是参与运算的两数各对应的二进位相或。只要对应的两个二进位有一个为只要对应的两个二进位有一个为1 1时，结果时，结果位就为位就为1 1。参与运算的两个数均以补码出现。参与运算的两个数均以补码出现。0| |0=00| |1=11| |0=11| |1=1例如：例如：9 9| |5 5可写算式如下：可写算式如下： 00001001(|) 00000101 00001101(9(9的二进制补码的二进制补码) )(5(5的二进制补码的二进制补码) )(13(13的二进制补码的二进制补码) )可见

5、可见9 9|5=135=13。8 常用来对一个数据的某些位定值为常用来对一个数据的某些位定值为1a|0377例如：例如：a是一个整数（是一个整数（16位），如果有下式位），如果有下式则低则低8位全置为位全置为1，高，高8位保留原样位保留原样9按位异或运算符按位异或运算符“”是双目运算符。其功能是参是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异或，当两对应与运算的两数各对应的二进位相异或，当两对应的二进位相的二进位相异异时，结果为时，结果为1。相。相同同时，结果为时，结果为0。参与运算数仍以补码出现参与运算数仍以补码出现 00=001=110=111=0例如：例如：9 95 5可写算式如

6、下：可写算式如下： 00001001() 00000101 00001100(9(9的二进制补码的二进制补码) )(5(5的二进制补码的二进制补码) )(12(12的二进制补码的二进制补码) )可见可见9 95=125=12。10 使特定位翻转使特定位翻转 01111010() 00001111 01110101 与与0相相，保留原值，保留原值 00001001() 00000000 0000100111 交换两个值，不用临时变量交换两个值，不用临时变量例如：例如：a=3, b=4，交换，交换a和和b 00000011() 00000100 00000111() 00000100 000000

7、11() 00000111 00000100a=3b=4a=ab=7b=ab=3a=ba=4b=4a=7a=abb=ba= bab=abb=a0=aa=ab=abbab=ba=abb=baa=ab12 求反运算符求反运算符为单目运算符，具有右结合为单目运算符，具有右结合性。其功能是对参与运算的数的各二进位性。其功能是对参与运算的数的各二进位按位求反。运算级别较高（按位求反。运算级别较高（2 2级）级）例如：例如： 9 9的运算如下：的运算如下： () 00001001 1111011013若一个整数若一个整数a为为16位，想使最低一位为位，想使最低一位为0，可以用，可以用a=a&017

8、7776如果将如果将c源程序移植到以源程序移植到以32位存放一个整数的计算位存放一个整数的计算机上，应改用机上，应改用a=a&037777777776如上，移植性差，可改为：如上，移植性差，可改为：a=a&114 左移运算符左移运算符“”是双目运算符。其功能把是双目运算符。其功能把“ ”左边的运算数的各二进位全部左移左边的运算数的各二进位全部左移若干位，由若干位，由“”右边的数指定移动的位数，右边的数指定移动的位数，高位丢弃，低位补高位丢弃，低位补0 0。a的值的值二进制形式二进制形式a1a”是双目运算符。其功能是是双目运算符。其功能是把把“ ”左边的运算数的各二进位全部右左边

9、的运算数的各二进位全部右移若干位，移若干位，“”右边的数指定移动的位数。右边的数指定移动的位数。 例如：设例如：设 a=15，有式子，有式子a2表示把表示把00001111右移为右移为00000011(十进制十进制3)注意注意：对于有符号数，在右移时，符号位将随同移动。：对于有符号数，在右移时，符号位将随同移动。当为正数时，最高位补当为正数时，最高位补0；而为负数时，符号位为；而为负数时，符号位为1，最高位是补最高位是补0或是补或是补1 取决于编译系统的规定。移入取决于编译系统的规定。移入0的称为的称为“逻辑右移逻辑右移”，即简单右移，移入，即简单右移，移入1的称为的称为“算术右移算术右移”，

10、很多系统规定为补，很多系统规定为补1。17位运算符和赋值运算符可以组成复合赋值运算符位运算符和赋值运算符可以组成复合赋值运算符&=、|=、=、和左移和左移=、4a=20c=(04)c=150 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1b=a&c0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 021c=(04)c=150 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1001 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

11、0 0 0 0(04)0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 104; c=(030 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0b=a13d=b|c0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 125main()unsigned a, b, c, d; int n; scanf(“a=%o,n=%d”, &a, &n); b=an; d=c|b; printf(“%on%o”, a, d);运行情况运行情况:a=157653,n=3157653157653757657576526 前面介绍的对内存中信息的存取都以字节为单位。前面

12、介绍的对内存中信息的存取都以字节为单位。实际上有些信息的存取不必用一个或多个字节，实际上有些信息的存取不必用一个或多个字节，例如，例如，“真真”和和“假假”用用0 0或或1 1表示，只需表示，只需1 1位即可。位即可。当计算机用于当计算机用于过程控制过程控制、参数检测参数检测或或数据通讯数据通讯领领域时，控制信息往往只占一个字节的一个或几个域时，控制信息往往只占一个字节的一个或几个二进制位，常常在一个字节中存放几个信息。二进制位，常常在一个字节中存放几个信息。 向一个字节中的一个或几个二进位赋值有如下两向一个字节中的一个或几个二进位赋值有如下两种方法种方法27dataabcd28现设现设c的原

13、值为的原值为0，想将，想将c的值变为的值变为120 0 0 0dataabcd0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0120 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0124data|1241 1 0 0124data|124.29如果如果c的原值不为的原值不为0，想将，想将c的值变为的值变为12data=data&(0177417)8abcd对对c清零清零data1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1(0177417)80 0 0 0dataabcd30 (0177417)8称为称为“屏蔽字屏蔽字”，即把，即把c以以外的信

14、息屏蔽起来不受影响，只使外的信息屏蔽起来不受影响，只使c变为变为0，但但(0177417)8很难记，为此改为如下很难记，为此改为如下data=data& (154)data=data&(0177417)8 相当于：相当于：0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 115154(154)31data=data& (154) |124将将12赋给赋给c0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1150 0 0 0 0

15、 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0n 首先取首先取n右端右端4位的值位的值n&15如果想将如果想将n右端右端4位的值赋予位的值赋予c0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0n&150 0 0 0data &(154)abcd32data=data&(154)|(n&15)4 与与c中已清零的中已清零的data按位或按位或 左移左移4位位(n&15)40 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0data &(15a=0; pbit-b&=3; pbit-c|=1; pr

16、intf(%d,%d,%dn,pbit-a,pbit-b,pbit-c);37main()struct bs unsigned a:1; unsigned b:3; unsigned c:4; bit,*pbit; bit.a=1; bit.b=7; bit.c=15; printf(%d,%d,%dn,bit.a,bit.b,bit.c); pbit=&bit; pbit-a=0; pbit-b&=3; pbit-c|=1; printf(%d,%d,%dn,pbit-a,pbit-b,pbit-c);382)2)一个位段必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。一个位段必须存

17、储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位段时，应从下一如一个字节所剩空间不够存放另一位段时，应从下一单元起存放该位段。也可以有意使某位段从下一单元单元起存放该位段。也可以有意使某位段从下一单元开始。例如：开始。例如：struct bs unsigned a:4 unsigned :0 /*空域空域*/ unsigned b:4 /*从下一单元开始存放从下一单元开始存放*/ unsigned c:4 1)1)位段成员的类型必须指定为位段成员的类型必须指定为unsignedunsigned或或intint类型类型393)3)由于位由于位段段不允许跨两个字节，因此位不允许跨

18、两个字节，因此位段段的的长度不能大于一个字节的长度，也就是说长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过不能超过8 8位二进位。不能定义位段数组。位二进位。不能定义位段数组。4)4)位位段段可以无位可以无位段段名，这时它只用来作填充名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位或调整位置。无名的位段段是不能使用的。是不能使用的。例如：例如：struct k int a:1 int :2 /*该该2位不能使用位不能使用*/ int b:3 int c:2 ;405)5)位位段段可以用整型格式输出，也可用可以用整型格式输出，也可用%u%u、%o%o、%x%x等各式输出等各式输出6)6)位位段段可以在数值表达式中引用，它会被系可以在数值表达式中引用，它会被系统自动地转换成整型数。如下是对的统自动地转换成整型数。如下是对的printf(“%d,%d,%d”, data.a, data.b, data.c);data.a+5/data.b411. 位运算是语言